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大学毕设论文--基于can总线的温湿度及光感度测量--单片机课程设计.doc
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大学毕设论文--基于can总线的温湿度及光感度测量--单片机课程设计.doc
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基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量
单片机系统课程设计报告
专 业:
组 员:
指 导 教 师:
完成日期:2013 年 7 月 11 日
基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量
基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量
摘要:
随着我国工业生产的发展和自动化程度的不断提高,迫切需要对各种生产过程
中的物理量进行精确检测。温度、湿度作为大多数生产过程中的重要物理量,对它
们的精确检测和远传越来越受到人们重视。因此,研制一种高精度、高稳定性、低
成本的温湿度仪表将具有重要意义,必将拥有广阔的市场前景。同时,由于工业现
场对抗电磁干扰和传输距离有比较高的要求,所以本文设计了一种基于
CAN(ControlArea Network 局域网控制)总线的远程实时温湿度数据采集系统。该系
统主要由两大模块构成,分别是数据现场采集模块、和显示处理模块。本设计使用 C
语言进行了各个模块软件的设计,完成对传感器信号的处理和 CAN 模块报文的发送
和接收。
关键词:430 CAN DHT11 温湿度 光感度
1 设计方案论证
1.1 主控芯片选择
(1) 用可编程逻辑器件设计。可采用 ALTERA 公司的 FLEX10K 系列 PLD 器件。
设计起来结构清晰,各个模块,从硬件上设计起来相对简单,控制与显示的模块间
的连接也会比较方便。但是考虑到本设计的特点,EDA 在功能扩展上比较受局限,
而且 EDA 占用的资源也相对多一些。从成本上来讲,用可编程逻辑器件来设计也没
有什么优势。
(2) 用 MSP430F149 作主控芯片,编程简单,功能丰富,速度很快,功耗很低。
因此选择 430 作为数据采集和显示处理的主控芯片。
2 显示部分的方案选择
(1) 数码管显示方式
采用八段数码管经济实惠,亮度高,对比度高,显示清晰;但操作很复杂,占用很
多 CPU 时间。
(2) 液晶显示方式
液晶显示效果出众,操作简单,输入完显示信息后不占用 CPU 时间,显示容量也大,
因此采用 1602 液晶显示器。
3 传感器选择
基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量
(1) 采用 DS18B20 数字温度传感器,精度高,灵敏度高;但不能采集湿度信息;
(2) 采用 DHT11 数字温度传感器,可同时测量温度和湿度,精度和灵敏度,转换
速度也都能满足本次系统要求,而且 DHT11 采用单总线通信模式,占用 IO 口
少。因此选用 DHT11 数字温湿度传感器。
2 系统设计
采用 MSP430F149 作为数据采集和接收处理显示模块的主控芯片,430 和各种传
感器通信读出各种测量参数,通过 CAN 控制器将信息发送到 CAN 总线上;数据接收
模块从 CAN 总线上读取各种信息并通过显示模块显示出来。
3 单元电路设计
3.1 温湿度采集系统
传
感
器
数
据
采
集
数
据
接
收
显
示
模
块
CAN 总线
图 1 远程温湿度数据采集
DHT11
数字温湿度
传感器
BH1750FVI
环境光强度
传感器
MSP
430
F149
SJA
1000
CAN
控制器
TJA
l050
收发器
CAN BUS
图 2 远程温湿度数据采集模块
基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量
由图 2 所示,温湿度数据采集模块的硬件由以下四部分构成:传感器 DHT11,
微控制器 MSP430F149,CAN 控制器和 CAN 收发器。微控制器 MSP430F149 主要负责对
传感器输出的两路模拟信号进行循环采集并 AD 转换,SJAl000 的初始化,通过控制
JAl000 实现数据的发送和接收。SJAl000 负责数据链路层的工作,把发送缓冲器的
数据经过处理后送到 TJAl050,信息经过处理后放到接收缓冲器等待微处理器的读
取。TJA1050 提供 SJA1000 与物理总线之间的接口。
3.2 数据处理显示模块
如图 3 所示 TJA1050 收发器将信号差分放大去除噪声后送给 SJA1000 控制器,
控制器将接到的报文处理后提取数据给 430,430 将数据显示到 1602 显示器上。
4 系统功能
本文设计的系统能实时测量远程温湿度及光强度。
测量范围:温度 0~50℃,湿度 20~90%RH,光强 1lx-65535lx;
分辨率:温度 1℃,湿度+/-2℃,光强 1lx;
测量距离:1km
SJA
1000
CAN
控制器
TJA
l050
收发器
CAN BUS
图 3 数据接收处理显示模块
MSP
430
F149
En
C/S
R/W
1602
液晶
显示
器
基于 CAN 总线的温湿度及光感度测量
5 程序模块流程图
参考文献
[1] 李正军编著.现场总线及其应用技术[M].北京机械工业出版社.2005.1
[2] 任广永等.基于 AT89C55 和 CAN 总线的远程数据采集系统的设计[J].电脑学
习.2007.2
[3] 潘琢金,施国君.C8051FXXX 高速 SOC 单片机原理及应用[M].北京:北京航空
航天大学出版社.2002
[4]吴文珍,韩玉祥,司光宇等.基于 CAN 总线智能检测仪的设计[D].大庆石油学
院学报.2005,29(5)
[5]SJAl000 独立 CAN 控制器数据手册.广州周立功单片机发展有限公司.
开始
初始化系统
初始化
SJA1000
是否中断
接收一个字节
数据转存
开始
初始化系统
初始化
SJA1000
是否发完
发送一个字节
图 4 数据接收模块程
序流程图
图 5 数据发送模块程
序流程图
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